Question

為了降低電子垃圾對環境構成的影響，將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

（1）第①步Cu與混酸反應的離子方程式為______________________________。得到濾渣1的主要成分為_________________。
（2）第②步中加入H₂O₂的作用是__________________，使用H₂O₂的優點是_________；調溶液pH的目的是____________________________________。
（3）簡述第③步由濾液2得到CuSO₄·5H₂O的方法是_________________________
____________________________________________________________ 。
（4）由濾渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O ，設計了以下三種方案：

上述三種方案中，_______方案不可行，原因是_______________________________；
從原子利用率角度考慮，_______方案更合理。
（5）用滴定法測定CuSO₄·5H₂O含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用c mol·L^-1 EDTA（H₂Y^2－）標準溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應如下：Cu²⁺ + H₂Y^2－→ CuY^2－ + 2H⁺。寫出計算CuSO₄·5H₂O質量分數的表達式ω＝ __________________ 。

Answer 1

（1）Cu + 4H⁺ + 2NO₃^- =Cu²⁺ + 2NO₂↑+ 2H₂O或
3Cu + 8H⁺ + 2 NO₃^-=3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）；Au、Pt（1分）
（2）將Fe²⁺氧化為Fe³⁺ （1分）   不引入雜質，對環境無污染（1分）；
使Fe³⁺、Al³⁺沉淀除去（2分）
（3）加熱濾液2，經過蒸發、冷卻、 結晶、過濾 ，最終制得硫酸銅晶體（2分）
（4）甲   ，所得產品中含有較多Fe₂(SO₄)₃雜質；   乙 （各1分，共3分）
（5） × 100%    （2分）

試題分析：（1）Cu與混酸反應的實質是與H⁺、NO₃^-反應，隨反應進行離子濃度逐漸減小，所以離子方程式為Cu + 4H⁺ + 2NO₃^- =Cu²⁺ + 2NO₂↑+ 2H₂O，3Cu + 8H⁺ + 2 NO₃^-=3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O，Au、Pt不與混酸反應，所以濾渣的主要成分是Au、Pt；
（2）加過氧化氫的目的是把亞鐵離子氧化成鐵離子，方便除去；而且加入過氧化氫不會引入新的雜質且無污染；調節溶液的pH目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀除去
（3）由濾液2得到CuSO₄·5H₂O的方法是把濾液蒸發得濃溶液再冷卻結晶，過濾得硫酸銅晶體
（4）甲方案不可行，因為濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，加入硫酸沉淀全部溶解使制得的產品中含有較多Fe₂(SO₄)₃雜質； 從原子利用率角度分析，乙方案更合理，不僅能除去硫酸鐵，同時增加了硫酸鋁的量，原子利用率較高
（5）由滴定反應方程式得100ml溶液中n（Cu²⁺）=b×10^-3×a×5mol,所以CuSO₄·5H₂O質量分數= b×10^-3×a×5×250/a×100%